Charge density fluctuations : determination of their energy from the RIXS spectra of cuprates

The scientists studying cuprates high temperature superconductors nowadays face the challenge of formulating a microscopic theory able to bring together all the interacting phenomena that compete with or ease the way of superconductivity in cuprate compounds. Among these phenomena a place of primary importance is occupied by the collective excitation grouped under the name of charge order. The properties of charge density waves and charge density fluctuations (CDF) have proven to be likely the cause of the strange metal behavior of cuprates. In order to obtain a relationship between the charge order phenomena, that coexist and shape the phase diagram, several models have been invented and slowly perfected. This thesis, after bringing a brief compendium of the state of the art of cuprates, RXS and charge order, deliver a calculation of the energy of CDF and their evolution in temperature and doping. To do so a systematic way to align the data set obtained by RXS from a specimen of underdoped NBCO and another optimally doped, analysed across a wide range of temperatures, had to be developed. Several steps will be discussed pointing out their validity and effectiveness, finally the results of the analysis are shown and linked to the current hypothesis in the field.

Gli scienziati che studiano i superconduttori ad alta temperatura appartenenti alla famiglia dei cuprati al giorno d'oggi devono confrontarsi con la sfida del formulare una teoria miscoscopica capace di mettere insieme tutti quei fenomeni interagenti fra loro che competono o facilitano l'instaurarsi della superconduttività nei cuprati. Fra questi fenomeni un posto di primaria importanza è occupato dalle eccitazioni collettive raggruppate sotto il nome di 'charge order'. Le proprietà delle 'charge density waves' e delle 'charge density fluctuations'(CDF) si sono dimostrate una possibile causa delle comportamento anomalo del cuprati nella regione denominata 'strange metal'. Per ottenere una relazione fra i fenomeni che compongono il 'charge order', che coesistono e definiscono il diagramma di fase, molti modelli sono stati inventati e poco a poco perfezionati. Questa tesi, dopo aver portato un breve compendio sulla stato dell'arte dei cuprati, del RIXS e del 'charge order', ricava i valori dell'energia delle CDF e la loro evoluzione in temperature e doping. Per far ciò è stato necessario impostare un processo sistematico necessario all'allineamento dei set di dati ottenuti tramite RIXS da un campione leggermente dopato di NBCO e un'altro perfettamente dopato, analizzati in un ampio intervallo di temperature. I diversi passaggi del processo saranno discussi, porgendo attenzione alla loro validità ed efficacia, infine i risultati dell'analisi sono riportati e collegati all'attuale evoluzione del settore.